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隨著汽車的不斷發(fā)展，配備的先進功能越來越多，旨在增強安全性、舒適性和便利性。更多的功能意味著需要更復雜的電子器件，這凸顯了電源效率的重要性。高能效有助于延長行駛里程并降低運營成本，使半導體制造商可以將微控制器 (MCU) 等電氣元件的典型電源電壓從 5V 降低到 3.3V。在許多汽車系統(tǒng)中，現在只需要為 5V 控制器局域網 (CAN) 收發(fā)器提供 5V 電源軌，而其他元件可以使用由 12V、24V 或 48V 電池提供的 3.3V 或更低電源軌。使用 3.3V 電源運行的 CAN 收發(fā)器將不再需要 5V 電源軌，便于與 MCU 無縫連接。
對于目前正在生產的汽車 CAN 網絡，唯一符合電磁兼容性 (EMC) 標準的收發(fā)器也需要 5V 電源。圖 1 展示了一個 5V CAN 節(jié)點的簡化方框圖，其中將 CAN 控制器集成到 MCU 中。有了 3.3V CAN 收發(fā)器，MCU 和收發(fā)器便可以使用 3.3V 電源，因此將縮減整體物料清單成本和布板空間。
圖 1. 使用 3.3V CAN 的設計簡化圖
3.3V CAN 收發(fā)器在工業(yè)市場中存在了數十年。但是，設計人員在將此類器件過渡到汽車市場時面臨著兩項挑戰(zhàn)：如何與現有的 5V CAN 收發(fā)器進行互操作以及如何滿足嚴格的汽車 EMC 要求。本文將介紹 TI 的 3.3V CAN 收發(fā)器如何幫助克服這些挑戰(zhàn)。
5V CAN 收發(fā)器互操作性
5V CAN 收發(fā)器是 CAN 網絡的常用解決方案，因此 3.3V CAN 收發(fā)器必須能在現有網絡和架構內完全互操作，這一點至關重要。對于一級汽車供應商來說，互操作性尤為重要，因為他們通常不負責整個 CAN 網絡的設計。這些供應商將不知道他們設計的 CAN 總線部分會連接到 3.3V 還是 5V 收發(fā)器。3.3V 和 5V CAN 之間的互操作性可降低這一風險。如果 5V 和 3.3V CAN 收發(fā)器完全可互操作，則無需再將通信總線上的所有節(jié)點更改為 3.3V。子系統(tǒng)設計人員可以靈活決定 CAN 總線上的單個節(jié)點是否需要使用 3.3V 收發(fā)器。
圖 2. 3.3V 和 5V CAN 收發(fā)器的互操作性
TI 的 3.3V CAN 系列已成功通過國際標準化組織 (ISO) 16845-2 的測試。該測試覆蓋了一個全部是 3.3V 收發(fā)器的同構網絡以及一個異構網絡，該異構網絡的 16 個 CAN 節(jié)點中有 4 個是 3.3V 收發(fā)器，其余 12 個 CAN 節(jié)點混用了其他三款業(yè)界認可的 5V CAN 收發(fā)器。TI 的汽車級 3.3V TCAN3403-Q1 和 TCAN3404-Q1 收發(fā)器已成功通過該互操作性測試。
EMC 要求
CAN 收發(fā)器的 EMC 性能是通過兩個參數來衡量的：器件本身產生的發(fā)射和系統(tǒng)干擾的抗擾性。TCAN3404-Q1 和 TCAN3403-Q1 符合國際電工委員會 (IEC) 62228-3 標準中的 EMC 性能要求。
發(fā)射是指電磁能量釋放。理想情況下，低發(fā)射可確保正常運行時不會影響其他附近元件的性能。抗擾性是指器件在存在干擾（例如來自其他附近元件的發(fā)射）的情況下的正常運行能力。第三方測試機構執(zhí)行的測試是汽車應用領域最為嚴格的測試之一，旨在鑒定 CAN 收發(fā)器的發(fā)射和抗擾性能的表征。
5V CAN 收發(fā)器之所以廣受歡迎，是因為商用器件影響了 EMC 標準的制定，而 3.3V CAN 收發(fā)器一直在努力克服滿足現有標準的挑戰(zhàn)。TCAN3404-Q1 和 TCAN3403-Q1 能夠在同構或異構網絡中滿足 EMC 要求，因此可以克服這一障礙。
結語
TCAN3403-Q1 和 TCAN3404-Q1 符合嚴格的汽車 EMC 要求，并能夠與 5V CAN 收發(fā)器完全互操作。隨著 3.3V 電壓成為汽車元件的標準電源電壓，3.3V CAN 收發(fā)器可實現設計靈活性，減少系統(tǒng)中的電源數量，從而降低功耗和成本。
